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北重330MW发电机轴振大分析及处理

分类目录:技术资讯 | 发布日期:2019-12-28 13:58:48 | 作者:Admin| 来源: | 加入收藏 关注:

  某 电 厂 2 号 机 组 汽 轮 机 型 号:N330 -17.75/540/540 单轴、三缸、亚临界、一次中间再热、双排汽、凝汽式。生产厂家:北京汽轮电机有限责任公司,发电机型号:QFSN-330-2,发电机类型:水 - 氢 -氢,生产厂家:北重电机厂。汽轮发电机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。各转子之间均为刚性联轴器联结,共 9 个轴承,轴承及振动测点布置如图 1 所示。

1、异常现象及分析:

  该机组抽产后 7、8 瓦振动值随负荷升高时变大,带 负 荷 稳 定 后 7 瓦 轴 振 达 到 160μm,8 瓦 轴 振 达 到166μm,振动稳定,变有功、无功振动幅值均不变化,一般运行几个月满负荷工况时,振动会突然降下来,两瓦轴振降到 100μm 左右,之后振动随无功的变化规律具有明显的一致性。
(1) 某 次 冲 转 过 程 Bode 图如图 2 所示,由图中可以看出刚定速 3000r/min 时,#7X、#8X 振动 分 别 只 有 25μm 和 33μm, 说明此时发电机转子上没有大的不平衡量,可以排除质量不平衡、低发对轮、发励中心不正等原因。

(2) 利 用 美 国 B.N 公 司ADRE-3-208 数据采集分析系统(仪器编号:K502106)由电子间的 TSI 控制柜采集振动数据,振动始终为 1X 工频振动,没有其它频率成分,由此可以排除低频油膜涡动、油膜振荡等自激振动。

北重330MW发电机轴振大分析及处理

图 1  某电厂 #2 机轴承及测点分布示意图

(3)调取 #7、#8 轴振随有功、无功变化曲线,发现 #7、#8 轴振随无功变化规律非常明显,增加无功时振动增大,降低无功时振动减小。该现象说明发电机转子上有匝间短路或局部氢冷风道堵塞的地方,因为随着无功增加,转子线圈上通过的励磁电流增大,转子温度升高,如果发生匝间短路会导致局部过热,引起转子热弯曲,同样,局部风道堵塞也会导致这个地方的温度比周围温度高而发生热弯曲。

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图 2  #4 机冲转过程 Bode 图

北重330MW发电机轴振大分析及处理

表 1  2016 年大修后运行数据

(4)分析认为由发电机转子上的线圈局部膨胀不畅引起的该激振力,因为负荷从 0 到 30 万过程中,发电机转子温度逐步升高,如果线圈膨胀均匀则整根转子质量均布,不会有额外不平衡。但是若局部线圈膨胀受阻,则随着温度的升高,其它部位线圈膨胀开了,受阻的地方无法胀出,相当于发电机转子上的不平衡量逐渐增大,这就解释了负荷从 0 ~ 300MW 过程中振动逐步增加的现象。当运行一段时间后,该局部线圈膨胀受阻的地方突然胀开了,不平衡量消失,所以振动就突然降下来了。

(5)表 1 是 2 号机 2016 年大修后的数据,7、8号轴振在并网后再次增大,这种变化是由发电机的热弯曲引起的,热弯曲随负荷的增大而增大,振动最大值已达到 180μm。由于振动是矢量,满功率与定速时振动的矢量差称为热变量。它反映了发电机热弯曲产生的振动。可以看出 7X、8X 的热变量大体在 100 微米以上。这意味着即便在定速时的振动为 0(即转子不存在质量不平衡),
并网后振动也可以上升到 100 微米左右。

2、处理方案:

  针对以上分析,该电厂决定为 2 号机组发电机进行热平衡加重,热平衡就是用平衡的手段校正热弯曲引起的振动。在平衡时以降低热态振动为主,并适当兼顾冷态振动、不能使其过高。具体的加重方案如下。

(1)使用 BD8000 设备从 TSI 系统信号端子引出键相、轴振信号,并对振动数据进行采集存储和分析。另外,在现场也布置了一套独立的测量系统测量各个轴承的轴承座振动,如图 3。

(2)根据此套设备采集的数据信息进行分析计算,加重位置均在低发对轮(P67)和发励对轮 (P8)。第一次平衡后振动有明显改善,机组安全运行到 2016 年 8月的大修,第二次平衡后振动达到合格。

北重330MW发电机轴振大分析及处理
图 3  轴系示意


3、结语:

  该机组 7、8 号轴振的问题主要是发电机的热弯曲引起的,影响热弯曲的因素有发电机转子的材质缺陷、线棒膨胀受阻等,在机组运行及短期检修期间内都没有很好的解决办法。通过振动数据采集、分析,进行热平衡加重计算,在可行的位置进行加重,使机组振动达到合格水平,保证了机组的安全运行。

 
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